12萬噸氨醇全低變工藝運行總結(jié)

呂世杰(陽煤集團煙臺巨力化肥有限公司，山東 煙臺 265200)

我公司12萬噸氨醇全低變裝置是由湖北化學(xué)研究院實施設(shè)計，2008年12月投入運行，運行過程中通過總氣量為半水煤氣45000Nm3/h，日產(chǎn)氨醇330噸左右，裝置生產(chǎn)能力達到了設(shè)計要求。本文就裝置的工藝流程特點及其運行狀況進行簡單分析。

1 全低變工藝流程

全低變的工藝流程見圖1

圖1 全低變工藝流程圖

2 生產(chǎn)運行參數(shù)

半水煤氣量：45000Nm3/h

半水煤氣組分（%）：

CO2O2CO H2N2CH4

7.0 0.4314120 0.6

溫度（℃）（氣體）

來自壓縮機二段半水煤氣：75℃ 飽和塔入口：35℃

預(yù)變爐入口：230℃ 飽和塔出口：98.3℃

變換爐入口：225℃ 變換爐一段床層：380℃

噴水室入口：375℃ 噴水室出口：225℃

變換爐二段床層：325℃ 主熱交出口變換氣：195℃

濕煤氣分離器出口變換氣：106.8℃ 變換爐三段床層：225℃

一水加熱器出口：95℃： 熱水塔出口：70℃

分離器出口35℃

壓力（MPa）

變換系統(tǒng)入口：0.84 MPa 變換系統(tǒng)出口：0.80MPa

系統(tǒng)壓差 0.04MPa

汽氣比（R）

飽和塔出口：0.10 濕煤氣水分出口后：0.140

各段床層氣體組分及變換率（%）

一段出口CO2：19.2 CO：14.0 54

二段出口CO2：26.8 CO：5.0 64

三段出口CO2：29.2 CO：2.0 60

循環(huán)熱水排污水

總固體：≤200ppm 噴水泵水量：8.36t/h

蒸汽消耗：120kg/tNH3

3 工藝流程特點說明

3.1 全低變工藝的采用

公司采用合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇生產(chǎn)工藝，公司原變換工藝為中低低變換，生產(chǎn)過程中通過提高變換氣CO組分增加甲醇產(chǎn)量。過高的CO組分對催化劑使用壽命影響較大，裝置蒸汽消耗量增加。為節(jié)能降耗、增加生產(chǎn)能力大，公司決定新建變換裝置選用全低變工藝。

3.2 全低變工藝催化劑活性維護的主要措施

全低變工藝與中低低工藝主要區(qū)別為：全低變工藝變換爐一段入口溫度較低，半水煤氣中夾帶的油污及其他異物不易分離，對催化劑壽命影響較大。

（1）設(shè)置半水煤氣冷卻器，降低入變換系統(tǒng)的半水煤氣氣體溫度，清除氣體夾帶的油水。

（2）提高飽和熱水塔循環(huán)熱水的補充水質(zhì)，減少循環(huán)熱水中的鹽類物質(zhì)生成。

（3）采用段間噴水調(diào)溫工藝，噴水源引用純水裝置水源，噴水室裝有凈化劑。

3.3 設(shè)預(yù)變換爐，以維護主變爐催化劑的活性

預(yù)變換爐設(shè)上下二段，上段為氣體凈化床層，裝填保護劑和抗毒劑，以吸附和轉(zhuǎn)化氣體中對催化劑的有害物質(zhì)；下段為增濕室，清除噴水后可能帶入的鹽類物質(zhì)。

3.4 采用段間噴水冷激調(diào)溫工藝

噴水調(diào)溫工藝能夠吸收較多熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽，不僅節(jié)省補充蒸汽量，而且能夠減少系統(tǒng)余熱，從而減少余熱回收設(shè)備及降低飽和熱水塔規(guī)格，具有投資省的特點。

3.5 全低變?nèi)未矊拥墓に囋O(shè)計

該裝置變換爐分為三段反應(yīng)床層，其設(shè)計旨意是：

一段床層CO轉(zhuǎn)化率達50%，溫升至380℃達整個系統(tǒng)溫度最高點，然后噴水降溫，盡量滿足后二段的汽/氣比要求。

二段溫度從噴水后225℃升至＜290℃、CO轉(zhuǎn)化率達到75%以上；二段出口氣體“自然”提升入口的一段煤氣溫度，冷熱氣體溫差在80—90℃。

“自然”后的熱氣體溫度降至180—200℃入末段床層。末段溫升至225℃左右，CO轉(zhuǎn)化率可達95%左右，CO降至1.5%。

三段式全低變工藝簡單、調(diào)節(jié)方便、僅以噴水冷激調(diào)節(jié)各段溫度，省去調(diào)溫水加熱器。二段床層的“自然”工藝?yán)錈釟怏w溫差較大，節(jié)省了換熱器的投資，耗氣量少，是一種先進合理、生產(chǎn)穩(wěn)定的實用工藝。

4 生產(chǎn)操作的優(yōu)化

4.1 控制好變換爐催化劑床層CO轉(zhuǎn)化率的合理分配

操作中應(yīng)調(diào)節(jié)各段床層汽/氣比，確定出口CO%及溫升范圍，三段床層CO轉(zhuǎn)化率的分配原則以溫升體現(xiàn)為：提高上段溫度，降低末段溫度，維持中段溫度“自然”平衡。即：以飽和塔增濕后汽/氣比及上段入口溫度為起點，提高CO轉(zhuǎn)化率，提高熱點溫度，一般控制在375—385℃，然后經(jīng)噴水將其增濕，溫度降至215—225℃。中段出口溫度305—325℃計，上段氣體入口溫度225℃。末段溫度實際控制＜225℃。

4.2 適宜的循環(huán)熱水流量

實踐證明熱水循環(huán)量以8—10t/tNH3為宜。

4.3 穩(wěn)定系統(tǒng)阻力，提高飽和塔入口水的溫度

影響變換阻力穩(wěn)定的因素很多，但關(guān)鍵是嚴(yán)把三關(guān)，即氣體凈化除油，脫鹽水除鹽和脫鹽水及噴水質(zhì)量，才能維持變換系統(tǒng)阻力穩(wěn)定。

4.4 適當(dāng)提高半水煤氣的入爐溫度

適當(dāng)提高入口溫度，有利于氣體夾帶油污的汽化和釋放，減少在催化劑中的沉淀，也有利于一段催化劑活性的維護。同時亦有利于噴水量的增多，汽/氣比的升高，操作上一般控制在220—240℃之間。

4.5 嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)

嚴(yán)格控制各項工藝指標(biāo)是穩(wěn)定生產(chǎn)的保障，全低變裝置應(yīng)特別注意以下幾項指標(biāo)的控制。

（1）半水煤氣中的氧含量，應(yīng)嚴(yán)格控制＜0.5%。

（2）嚴(yán)防飽和塔出口氣體帶水，要求出氣溫度應(yīng)大于露點溫度3℃以上。

（3）嚴(yán)防蒸汽帶水，最好使用過熱蒸汽。

（4）噴水增濕后溫度應(yīng)＞190℃，否則易帶水，導(dǎo)致催化劑中可溶物質(zhì)的溶解和流失，干燥后造成催化劑的粘連而影響活性和阻力。

5 結(jié)語

該裝置運行8個月來，體現(xiàn)出生產(chǎn)能力大、壓差小、能耗低、氣體成份穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點。裝置系統(tǒng)壓力由原來中低低變換系統(tǒng)的0.95MPa下降到現(xiàn)在的0.85MPa，噸氨醇蒸汽耗量由原來的400kg下降到120kg，預(yù)計全年比中低低變換可節(jié)省蒸汽28000噸，年可增加節(jié)能效益280萬元（蒸汽按100元/噸計）。